導語：煤礦智能化離不開設備的精準定位與導航，尤其是作為煤礦核心生產場所的綜采工作面。本期轉化果平臺推薦的《煤礦智能化核心技術產品及解決方案——綜采工作面慣導產品及系統》，介紹了綜采工作面導航定位產品，及其可選配的BVINS-01高精度光纖陀螺慣導系統、BVINS-21中精度光纖陀螺慣導系統、BVINS-J礦用防爆慣性導航系統等三款慣性導航系統產品，F70、F98、F120等三款光纖陀螺產品。
一、綜采工作面導航定位產品
隨著煤炭開采深度和巷道掘進量越來越大，掘進工作面冒頂、突水 瓦斯爆炸等災害現象也越來越嚴重。同時，掘進巷道高溫、高濕、高噪音及高濃度粉塵的惡劣環境極大地威脅著井下工人的身體健康和生命安全。采掘設備的自動導航技術是解決上述問題的關鍵技術之一，同時也是推動采煤機自動化與智能化進程的核心基石。
結合高精度慣性導航技術、激光測量技術、組合導航技術、多元信息融合技術，開發出了一系列適用于采掘設備（掘進機、掘錨機、連采機、采煤機）井下位置、航向、姿態測量的導航產品。不僅通過特殊算法克服了傳統慣導在井下無外界輔助信息輸入條件下測量誤差發散的關鍵問題，同時解決了煤機井下粉塵、測滑、振動、沖擊等惡劣工況條件下的精準定位和測量問題。
功能簡介：慣導安裝在采煤機上，實時監控采煤機的三維位置和姿態，為液壓支架推送刮板輸送機提供位移控制量，便于工作面的矯直，此外還可以為開采面水平控制提供所需參數。
產品及系統方案：
性能指標：
二、慣性導航系統
在水下、礦井等惡劣環境中，GNSS衛星導航等手段無法使用，純慣性導航是唯一可連續為載體提供高精度航向/姿態/速度/位置的手段。在城市峽谷為了滿足高精度、低成本和高可靠性的要求，單一的GNSS衛星導航或者慣性導航均無法達到最佳的效果，這就需要使用多種導航系統同時對載體進行導航信息測量和組合導航，從而得到更為準確和可靠的導航結果。
光纖慣導系統/組合導航系統集合了慣性導航技術和GNSS定位技術。在GNSS不可用的情況下，光纖慣導系統可單獨提供連續的速度位置和姿態信息，在GNSS基本可用情況下，光纖組合導航系統可在確保高精度導航信息的同時降低系統成本，具有較高的性價比。
2.1 BVINS-01高精度光纖陀螺慣導系統
功能簡介：BVINS-01是研發的高精度的光纖組合導航系統產品系列，主要由F120系列光纖陀螺、石英加速度計、高精度的GNSS接收板卡構成，可在動態環境下，實時輸出載體的高精度姿態、航向、速度、位置等運動參數。具備全方位自尋北功能、純慣性自主導航功能、慣導/GNSS/里程計等多源信息最優融合功能?？蓪d體的導航和運動信息進行獨立存儲。支持根據用戶需求，配置F1280、F120HC、F120HB等不同精度等級陀螺。
特點：
①具有高精度全方位自主尋北能力
②可在靜基座/動基座條件下完成初始對準
③具備高精度純慣性自主導航能力
④可支持輪速傳感器輸入
⑤支持用戶按需定制
應用方向：礦井開采掘進設備、地面車/艦船的導航定位、各類穩定平臺、測試基準、航空攝影測量、移動測量、海洋測量等。
系統性能指標：
2.2 BVINS-21中精度光纖陀螺慣導系統
功能簡介：BVINS-21是高性價比光纖組合導航系統產品系列，主要由高性價比的F70系列光纖陀螺、適應加速度計、高精度的GNSS接收機板卡構成，可在動態環境下，對載體的姿態、航向、位置、速度等數據進行輸出。該系統可自動對載體的導航和運動信息進行獨立存儲。具備與GNSS、DVL/里程計等主要外部測量信息進行組合導航的功能。
特點：
①具備全方位自主尋北功能
②可在靜基座/動基座條件下完成初始對準
③GNSS失效后具備姿態/航向保持能力
④支持外部事件輸入
⑤支持輪速傳感器輸入
應用方向：礦井開采掘進設備、飛行器姿態測量系統、各類穩定平臺、海洋測繪、航空攝影、無人機、地面車、艦船等。
系統性能指標：
2.3 BVINS-J礦用防爆慣性導航系統
功能簡介：BVINS-J 是針對礦井掘進、連采類設備的智能化開采自主研發的具備防爆功能的慣性導航產品系列，主要由不同精度的慣導系統、礦用防爆箱等組成。該產品已取得煤安認證，可根據用戶需求選擇不同精度等級的慣導系統及防爆箱，直接用于采掘設備的定位定向。該類慣導系統專門針對井 下環境研制，具備與激光雷達、輪速傳感器等進行信息融合的功能和傳遞對準功能。支持根據用戶需求進行配置。
特點：
①取得煤安認證，由慣導系統和防爆箱組成
②可根據用戶需求選配不同等級慣導
③具備與激光雷達、輪速傳感器的組合功能
④具備傳遞對準功能
⑤具備快速啟動對準功能
⑥具備數據存儲功能
應用方向：礦井工作面的智能化開采，包括采煤機/連采機/掘錨機的導航定位定向、梭車定位定向等。
系統性能指標：
三、光纖陀螺產品
光纖陀螺是一種能夠精確測量物體運動狀態的傳感器，它是現代航空、航海、航天和國防工業中廣泛使用的一種慣性導航儀器。由于其具有高精度、成本低、維護簡便等優點，目前正在許多現有系統上替代機械陀螺，從而大幅度提高系統的性能，降低系統維護成本。目前光纖陀螺能從1°/h覆蓋到0.001°/h的精度范圍滿足慣性導航絕大部分的使用要求。
軍事方面：船用羅經、艦船/戰車定位定向、機載慣導、飛行器自主導航、精確導航、姿態測量控制、高精度穩定平臺等。
民用方面：地面車輛的自動導航、定向定位、車輛控制、大地測量、礦物勘采、石油勘察、石油井導向、井下/隧道施工機械設備的定向定位和路徑勘測,以及利用光纖陀螺轉動角和線位移實現大壩測斜等。
3.1 F70系列
產品特點：單軸閉環高精度光纖陀螺采用光電一體化設計技術，重點解決了溫度和振動等工程應用方面的關鍵問題，具有優良的環境適應性。產品體積小、重量輕、可靠性高、環境適用性強，用途廣泛。
應用領域：機載導航、艦船導航、路用定位定向系統、高精度航姿系統、姿態穩定控制系統等。
產品特點：單軸閉環高精度光纖陀螺采用光電一體化設計和磁屏蔽技術，在良好的溫度和振動性能基礎上，進一步提升了抗電磁干擾能力。
應用領域：中遠程戰術導彈的制導系統、飛行器超級航姿系統、組合導航系統、陸地戰車定位定向系統、并下礦用機械定位定姿、高速鐵路的軌檢系統等。
3.3 F120系列
產品特點：單軸閉環高精度 陀螺是基于全數字閉環反饋原理的全固態單軸高精度軍品級光纖陀螺儀，具有慣導級的標度因數溫度穩定性，以及精度高、結構簡單、動態范圍寬、啟動時間短、抗振動沖擊能力強等優點，同時具備磁屏蔽功能并采取了陀螺及密封，特別是用于高精度導航及應用場合。
光纖應用領域：應用于航空、航天、航海和陸地戰車等慣導性導航及定位定向系統。
一、綜采工作面導航定位產品
隨著煤炭開采深度和巷道掘進量越來越大，掘進工作面冒頂、突水 瓦斯爆炸等災害現象也越來越嚴重。同時，掘進巷道高溫、高濕、高噪音及高濃度粉塵的惡劣環境極大地威脅著井下工人的身體健康和生命安全。采掘設備的自動導航技術是解決上述問題的關鍵技術之一，同時也是推動采煤機自動化與智能化進程的核心基石。
結合高精度慣性導航技術、激光測量技術、組合導航技術、多元信息融合技術，開發出了一系列適用于采掘設備（掘進機、掘錨機、連采機、采煤機）井下位置、航向、姿態測量的導航產品。不僅通過特殊算法克服了傳統慣導在井下無外界輔助信息輸入條件下測量誤差發散的關鍵問題，同時解決了煤機井下粉塵、測滑、振動、沖擊等惡劣工況條件下的精準定位和測量問題。
功能簡介：慣導安裝在采煤機上，實時監控采煤機的三維位置和姿態，為液壓支架推送刮板輸送機提供位移控制量，便于工作面的矯直，此外還可以為開采面水平控制提供所需參數。
產品及系統方案：
性能指標：
二、慣性導航系統
在水下、礦井等惡劣環境中，GNSS衛星導航等手段無法使用，純慣性導航是唯一可連續為載體提供高精度航向/姿態/速度/位置的手段。在城市峽谷為了滿足高精度、低成本和高可靠性的要求，單一的GNSS衛星導航或者慣性導航均無法達到最佳的效果，這就需要使用多種導航系統同時對載體進行導航信息測量和組合導航，從而得到更為準確和可靠的導航結果。
光纖慣導系統/組合導航系統集合了慣性導航技術和GNSS定位技術。在GNSS不可用的情況下，光纖慣導系統可單獨提供連續的速度位置和姿態信息，在GNSS基本可用情況下，光纖組合導航系統可在確保高精度導航信息的同時降低系統成本，具有較高的性價比。
2.1 BVINS-01高精度光纖陀螺慣導系統
功能簡介：BVINS-01是研發的高精度的光纖組合導航系統產品系列，主要由F120系列光纖陀螺、石英加速度計、高精度的GNSS接收板卡構成，可在動態環境下，實時輸出載體的高精度姿態、航向、速度、位置等運動參數。具備全方位自尋北功能、純慣性自主導航功能、慣導/GNSS/里程計等多源信息最優融合功能?？蓪d體的導航和運動信息進行獨立存儲。支持根據用戶需求，配置F1280、F120HC、F120HB等不同精度等級陀螺。
特點：
①具有高精度全方位自主尋北能力
②可在靜基座/動基座條件下完成初始對準
③具備高精度純慣性自主導航能力
④可支持輪速傳感器輸入
⑤支持用戶按需定制
應用方向：礦井開采掘進設備、地面車/艦船的導航定位、各類穩定平臺、測試基準、航空攝影測量、移動測量、海洋測量等。
系統性能指標：
2.2 BVINS-21中精度光纖陀螺慣導系統
功能簡介：BVINS-21是高性價比光纖組合導航系統產品系列，主要由高性價比的F70系列光纖陀螺、適應加速度計、高精度的GNSS接收機板卡構成，可在動態環境下，對載體的姿態、航向、位置、速度等數據進行輸出。該系統可自動對載體的導航和運動信息進行獨立存儲。具備與GNSS、DVL/里程計等主要外部測量信息進行組合導航的功能。
特點：
①具備全方位自主尋北功能
②可在靜基座/動基座條件下完成初始對準
③GNSS失效后具備姿態/航向保持能力
④支持外部事件輸入
⑤支持輪速傳感器輸入
應用方向：礦井開采掘進設備、飛行器姿態測量系統、各類穩定平臺、海洋測繪、航空攝影、無人機、地面車、艦船等。
系統性能指標：
2.3 BVINS-J礦用防爆慣性導航系統
功能簡介：BVINS-J 是針對礦井掘進、連采類設備的智能化開采自主研發的具備防爆功能的慣性導航產品系列，主要由不同精度的慣導系統、礦用防爆箱等組成。該產品已取得煤安認證，可根據用戶需求選擇不同精度等級的慣導系統及防爆箱，直接用于采掘設備的定位定向。該類慣導系統專門針對井 下環境研制，具備與激光雷達、輪速傳感器等進行信息融合的功能和傳遞對準功能。支持根據用戶需求進行配置。
特點：
①取得煤安認證，由慣導系統和防爆箱組成
②可根據用戶需求選配不同等級慣導
③具備與激光雷達、輪速傳感器的組合功能
④具備傳遞對準功能
⑤具備快速啟動對準功能
⑥具備數據存儲功能
應用方向：礦井工作面的智能化開采，包括采煤機/連采機/掘錨機的導航定位定向、梭車定位定向等。
系統性能指標：
三、光纖陀螺產品
光纖陀螺是一種能夠精確測量物體運動狀態的傳感器，它是現代航空、航海、航天和國防工業中廣泛使用的一種慣性導航儀器。由于其具有高精度、成本低、維護簡便等優點，目前正在許多現有系統上替代機械陀螺，從而大幅度提高系統的性能，降低系統維護成本。目前光纖陀螺能從1°/h覆蓋到0.001°/h的精度范圍滿足慣性導航絕大部分的使用要求。
軍事方面：船用羅經、艦船/戰車定位定向、機載慣導、飛行器自主導航、精確導航、姿態測量控制、高精度穩定平臺等。
民用方面：地面車輛的自動導航、定向定位、車輛控制、大地測量、礦物勘采、石油勘察、石油井導向、井下/隧道施工機械設備的定向定位和路徑勘測,以及利用光纖陀螺轉動角和線位移實現大壩測斜等。
3.1 F70系列
產品特點：單軸閉環高精度光纖陀螺采用光電一體化設計技術，重點解決了溫度和振動等工程應用方面的關鍵問題，具有優良的環境適應性。產品體積小、重量輕、可靠性高、環境適用性強，用途廣泛。
應用領域：機載導航、艦船導航、路用定位定向系統、高精度航姿系統、姿態穩定控制系統等。
產品特點：單軸閉環高精度光纖陀螺采用光電一體化設計和磁屏蔽技術，在良好的溫度和振動性能基礎上，進一步提升了抗電磁干擾能力。
應用領域：中遠程戰術導彈的制導系統、飛行器超級航姿系統、組合導航系統、陸地戰車定位定向系統、并下礦用機械定位定姿、高速鐵路的軌檢系統等。
3.3 F120系列
產品特點：單軸閉環高精度 陀螺是基于全數字閉環反饋原理的全固態單軸高精度軍品級光纖陀螺儀，具有慣導級的標度因數溫度穩定性，以及精度高、結構簡單、動態范圍寬、啟動時間短、抗振動沖擊能力強等優點，同時具備磁屏蔽功能并采取了陀螺及密封，特別是用于高精度導航及應用場合。
光纖應用領域：應用于航空、航天、航海和陸地戰車等慣導性導航及定位定向系統。
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